Отопительные печи длительного горения для дома

Как работает система

Простейший водяной контур — с естественной циркуляцией потока воды. Его основа — простое физическое явление: расширение жидкостей при их нагреве. Узлом, создающим давление, является расширительный бак (емкость для сбора воды), устанавливаемый в чердачном помещении, мансарде.

Водяной контур — это замкнутая система. Котел нагревает находящуюся в ней воду и она, расширяясь, направляется по трубе в накопительную емкость. Движение осуществляется под давлением, создаваемым постоянно поступающей в котел остывшей водой, прошедшей через всю систему. Кипяток из расширительного бака самотеком направляется вниз по трубам, ведущим к батареям. Отдав тепло, возвращается в бак и снова нагревается.

Значительно увеличить давление в системе, ускорить циркуляцию теплоносителя поможет установка насоса. При средних температурах воздуха на улице, его можно отключить и контур будет функционировать на естественном движении воды. Это позволит сэкономить на счетах за электроэнергию. Вода в насос поступает при закрытом обратном клапане. Отключая его (оставляя открытым), весь объем теплоносителя направляют в обход насоса.

Такую печь можно загружать не только дровами или каменным углем. При использовании альтернативных видов топлива существует возможность усложнить строение системы, дополнив ее:

•   баком для хранения гранул;
•   механизмом, подающим паллеты в топку (пневматическим или шнековым).

Облегчить эксплуатацию печи можно путем установки автоматической системы регулирования ее работы, принудительной вентиляции.

Конструкция печи, её особенности

Основными элементами буржуйки являются:

Топочное отделение. Устраивается приблизительно в средней трети печи. Предназначено для сжигания топлива — дров или угля. Оснащается дверкой на боковой стенке печи для загрузки.
Зольник нужен для сбора твёрдых остатков после сгорания дров или угля. От топочной части сверху отделяется колосниками, представляющими собой литые чугунные стержни специальной формы. Зола просыпается в промежуток между ними и попадает в лоток для сбора отходов. В нижней части зольника приваривается днище из листового металла толщиной 1,2–1,5 мм.
Ёмкость с теплоносителем представляет собой бак из листового металла, наполняемого водой или другим теплоагентом. Для этого устройства необходима полная герметичность. В верхней части бака устраивается выходное отверстие для воды, в нижней — обратная труба, по которой остуженный в отопительной системе теплоноситель возвращается.
Дымоотвод устраивается в верхней части корпуса печи, может быть вертикальным, горизонтальным или наклонным. Выводится наружу через стену. Для печей-буржуек обычно применяется труба диаметром 150 мм.
Опорная часть — ножки из профильного металла, обеспечивающие зазор между корпусом и полом не менее 20–25 см. Под них нужно установить защитный металлический лист с подложкой из асбеста

Это особенно важно, если отопительный агрегат устанавливается на полу из сгораемых материалов.

Теплообменники

Устройство этого узла зависит от конструкции печи. Есть разные типы:

1. Прямоугольные. Такие тепловые агрегаты изготавливаются из листового металла толщиной до трёх миллиметров. Соответственно, теплообменник наиболее технологично сделать в виде рубашки, окружающей топочное отделение. Расстояние между стенками рубашки и корпуса печи зависит от объёма теплообменника. Чем он больше, тем медленнее происходит нагрев теплоносителя в нём. Часто ёмкости устанавливают поверх топочного отделения, но в этом случае становится недоступной варочная поверхность печи.

2. Цилиндрические вертикальные. Материалом для таких буржуек часто являются металлические бочки. В этом случае трудозатраты минимальны. Если использовать две ёмкости, расположив их одна в другой, из зазора между бочками получается рубашка — ёмкость для теплоносителя.

3. Цилиндрические горизонтальные. Такие буржуйки также могут быть сделаны из бочек, но более популярными являются трубы большого диаметра. Хорошим сочетанием может быть внутренняя труба 530 мм внутренняя с обечайкой из трубы 820 мм.Изначально для таких изделий используется металл, который обладает высокими прочностными характеристиками. Они предназначены для трубопроводов высокого давления.

4. Футерованные буржуйки. Футеровка металла выполняется изнутри или снаружи с применением огнеупорного кирпича. Кладочный раствор также изготавливается на основе шамотной глины. Слой футеровки медленнее нагревается, но дольше держит тепло, продолжая подогревать теплоноситель. При этом время до очередной загрузки печи топливом увеличивается.

5. Отдельно выделяются печи длительного горения на опилках. Их изготавливают из бочек или труб, имеют вертикальную направленность. Их особенностью является съёмная верхняя крышка. При открытой печи в середину топочного отделения устанавливается конус с уклоном приблизительно 1:10. Вокруг него плотно набиваются опилки, после чего конус извлекается и укладывается верхняя крышка. Розжиг печи производится через зольник. В лотке размещается щепа и мелкие дровишки. Лоток устанавливается на своём месте, растопка поджигается и задвигается с небольшим зазором для создания тяги. Постепенно опилки разгораются и тлеют в течение длительного времени. Одной закладки достаточно для 8–12 часов горения в зависимости от ёмкости топки. Вечерней закладки достаточно для работы печи с вечера до утра. Такой способ отопления жилища наиболее экономичен, поскольку используется практически бросовый материал. Печи медленного горения часто используются для отопления технических помещений — теплиц, зимних садов, гаражей и подобных сооружений.

Особенности пиролизной печи и её применение

Пиролизные печи называются печами длительного горения. Сгорание твёрдого топлива в них происходит без доступа кислорода: летучие газы сначала насыщаются мелкой фракцией древесины, а затем дожигаются при высокой температуре (от 450 оС), смешиваясь с остаточным воздухом во второй камере. Топливо и газ сгорают практически полностью, обеспечивая высокий КПД (до 85—95%).

Простая конструкция печи позволяет соорудить её своими руками и делает устройство удобным в использовании

Печь такого действия устанавливают в гараже, на даче, в своём доме и в любом небольшом помещении, где необходимо долгосрочное отопление. Устройства просты в эксплуатации и дают максимальный объём тепла при существенной экономии топлива. При этом твёрдый материал перерабатывается практически полностью: сжигаются газ и угли, поэтому дым, сажа и зола почти не образуются. Этот принцип действия актуален для всех моделей пиролизных печей, но разные конструкции могут отличаться характеристиками, внешним видом и внутренним строением.

Преимущества и недостатки

Отопительное устройство отличается эффективностью и экономичностью, но также имеет и ряд особенностей. Сделать правильный выбор позволяет знание плюсов и минусов пиролизных печей. Положительные особенности этих устройств выражены в следующем:

• КПД до 95%, быстрый нагрев;
• минимальный процент дыма и сажи, экологичность;
• отсутствие необходимости постоянного контроля (топливо загружают раз в сутки);
• применение разного вида топлива;
• доступность сборки и монтажа печи своими руками.

Простой принцип действия обеспечивает практичность агрегата

Основной недостаток эксплуатации такой печи — необходимость правильного хранения дров, подбирая оптимальный уровень их влажности. В противном случае материал не будет эффективно сгорать, ведь влажные пары не позволят газу переработаться.

При сжигании отходов (сырая древесина, покрышки авто, производственный мусор) присутствует неприятный запах, поэтому рекомендуется использовать только чистое и качественное топливо, или дополнительно устанавливать в помещении систему вентиляции. А также стоит учесть, что в дымоходе образуется конденсат, для сбора которого предусмотрен специальный накопитель. Выходная труба и дымоход имеют больший диаметр, чем накопитель, поэтому важна правильная установка печи.

Рекомендации по изготовлению самодельного котла

Приступая к изготовлению котла длительного горения своими руками, необходимо вооружиться следующими советами:

• Чтобы в процессе эксплуатации прибора можно было использовать любое топливо, топочную камеру лучше сделать из жаропрочной легированной стали. Несколько удешевить бюджет работ помогает применение бесшовной стальной трубы марки 20.
• Перед тем, как заносить самодельный агрегат в приготовленную для него котельную, рекомендуется протестировать его на улице, оснастив временным дымоходом. Это даст возможность проверить надежность обогревателя и убедиться в правильности сборки корпуса.
• Основная камера, изготовленная из газового баллона, в состоянии обеспечить продолжительность на протяжении 10-12 часов, т.к. дров в нее входит немного. Изначально небольшое внутреннее пространство пропанового баллона уменьшается после удаления крышки и зольника. Для увеличения показателей котла его можно изготовить из двух баллонов. Это позволит получить достаточно большую топочную камеру для обогрева обширных помещений и увеличить время между закладками дров.
• Дверца зольника должна герметично закрываться, что не даст внешнему воздуху просачиваться внутрь камеры. Это достигается укладкой по периметру дверцы асбестового шнура. Если в котле имеется дополнительная дверца для дозагрузки топлива без съема крышки, она также герметизируется подобным образом.

Классификация котлов длительного горения

На современном рынке существует много производителей, выпускающих разные виды котлов длительного горения. Их разделяют по таким критериям, как метод сжигания и вид твердого топлива.

Котлы длительно горения классифицируют по разновидности подходящего им топлива:

1. Есть устройства, которые работают на дровах. Некоторые из них отапливаются пеллетами (гранулы из отходов деревообрабатывающих производств).
2. Изготавливаются также универсальные твердотопливные котлы, для которых можно применять различные виды топлива — уголь, брикет, дрова и их сочетание.

Большая часть устройств в качестве метода сжигания используют простое сгорание. В процессе совершенствования были изготовлены газогенераторные котлы с повышенным КПД. Для их топки применяется древесный газ и дрова. Такие устройства удобны, в них не образуется сажа и остается совсем немного золы.

Кроме вышеописанных способов, котлы разделяют по зависимости от носителя электроэнергии. Они бывают зависимыми и независимыми.

Принцип работы

Stropuva

В большую камеру сгорания загружается топливо (дрова, брикет, уголь или пеллеты). Ее объем — 500 куб. дм., благодаря чему устройство может работать несколько суток беспрерывно. Воздух нагнетается по воздуховоду с помощью вентилятора, который легко регулируется. Тепло, которое выделяется при сгорании, передается в теплообменник.

Данный принцип работы обеспечивает достаточно длительное горение и большое количество тепловых калорий.

Основные достоинства

Котлы длительного горения обладают множеством преимуществ, благодаря которым они пользуются большим спросом среди населения.

• большой объем топки, в которую закладывается твердое топливо;
• возможность использования разных видов топлива — пеллеты, опилки, дрова, торф, брикеты;
• длительный период горения без добавления топливного продукта;
• высокая теплоотдача при экономичном расходе топлива;
• простота в эксплуатации;
• экологичность — выброс углекислого газа минимален.

Модели твердотопливных котлов постоянно совершенствуются. Современные устройства в большинстве оснащены электронными системами автоматики и вентиляторами для нагнетания воздуха. Они способны поддерживать установленную температуру воздуха в достаточно больших помещениях при небольшом потреблении топлива.

Изготовление буржуйки с водяным контуром своими руками

Для самостоятельного изготовления печи-буржуйки потребуются навыки работы с металлическими изделиями и умение обращаться со сварочным аппаратом.

Определение параметров печи

1. Когда предполагается применять большие дрова, загрузочное отверстие в топочной зоне делают размером 40х40 см. Если топливными элементами станут маленькие древесные куски или уголь, то приемлемые параметры отверстия — 20х20 см.

2. Если дымоотвод будет располагаться на задней стороне топки, то угол его наклона должен быть не менее 30 градусов. Так будет гарантирована хорошая тяга. Если ошибиться с углом, то отвод дыма замедлится, и он проникнет в помещение.

3. Теплоёмкость печи можно увеличить, если по её боковым сторонам прикрепить несколько металлических пластин перпендикулярно поверхности стенки. Их максимальная толщина — 5 мм. Так наращивается площадь греющей поверхности этого агрегата, а значит, и его тепловая отдача.

4. Для достижения этого же эффекта конструкцию можно обложить кирпичами. Стенка из такого материала позволит печи дольше удерживать тепло, а также обеспечит её высокую пожарную безопасность.

Видео: проект печки-буржуйки с водяным контуром

Необходимые материалы и инструменты

Форма печи может быть:

• круглой;
• квадратной;
• прямоугольной.

В первом случае применяется труба или металлическая бочка. Её минимальный диаметр — 30 см, а толщина стенок — 5 мм. Для прямоугольных и квадратных печей используют листовой металл. Для дымоотвода задействуется труба с минимальным диаметром в 10 см и толщиной 1 мм. Меньшая толщина здесь нужна потому, что температура выводимых из топки газов значительно ниже, чем в топочном отсеке.

Для изготовления круглой печи-буржуйки можно использовать старый газовый баллон

Для работы потребуется такой набор инструментов:

1. Сварочный аппарат. Минимальная сила тока — 200 А.
2. Молоток.
3. Жёсткая металлическая щётка.
4. Болгарка с диаметром круга 12,5 см.
5. Плоскогубцы.

Изготовление печи-буржуйки

Перед разметкой, сваркой и монтажом необходимо переодеться в рабочую форму, чтобы не получить ожоги или ссадины. Далее приступаем к работе:

Перед раскроем важно определиться с толщиной стенок задуманной буржуйки. Если вы намерены применить листовой металл, то сначала днище планируемой печи скрепляется со всеми её стенками, кроме передней

Низ устанавливается на минимальной высоте 25–30 см. Так снижается шанс нагрева пола.

Затем устанавливаются ножки для буржуйки. Они также изготавливаются металла и привариваются к основанию. Все компоненты соединяются только под прямым углом. Закреплять все детали нужно с помощью сварочной техники, применяя тавровый шов.
На перегородке между топочной камерой и поддувалом делается несколько прорезей. Это щели для устранения золы. Они выполняются на расстоянии 5 см от стен печки. Можно использовать готовую решётку, сваренную самостоятельно или купленную в магазине. Ниже прорезается проём поддувального отсека.

Далее присоединяется передняя стенка конструкции. В ней заранее устраивают проёмы для дверок. Сбоку этих отверстий прикрепляются навесы, на которых закрепляются дверки топочного отсека и поддувала. Дверки оснащаются засовами или задвижками.
После окончания сварочных работ все швы проверяются на предмет дефектов. Затем приваривается верхняя сторона буржуйки и дымоотводная труба.

Монтаж водяного контура

Как правило, состав водяного контура следующий:

1. Бак для расширения.
2. Трубы.
3. Теплообменник.
4. Радиаторы.

Вода, увеличив свою температуру в теплообменнике, следует по трубам в радиаторы. Там она остывает, а потов снова направляется в теплообменник.

Последовательность монтажа водяного контура:

1. Установка радиаторов.

2. Подсоединение труб, ведущих от печи к радиаторам. На участках выхода и входа ставится арматура для регулировки.

3. Монтаж расширительного бака. Он уберегает трубы от разрыва. Разрыв может возникнуть от расширения нагревающейся воды. Лишняя горячая вода сливается в расширительный бак. Когда теплоноситель остывает, он возвращается обратно в трубопровод.

Встраиваем бак в кирпичную печь

Первое и важное правило: планировать монтаж водяного контура необходимо еще до постройки отопителя из кирпича. Переделать готовую конструкцию практически невозможно, придется ее снова разобрать как минимум наполовину

Это касается всех чисто отопительных печек – русской, голландки и шведки, не имеющих варочной поверхности.

В этом случае регистр монтируется в дымооборот печки, а не в топливник

Предлагаем вариант простой плиты с нагревательным котлом, установленным на пути продуктов горения, но за пределами топливника. Благодаря этому бак изготавливается из металла толщиной 3 мм, чего достаточно для долгой и надежной работы. Схематично агрегат выглядит так:

Порядок кладки варочной плиты

При монтаже оберните бак асбестовым шнуром и зафиксируйте его на нужном ряду кладки. Такая же изоляция асбестом делается на патрубках подачи и возврата теплоносителя, проходящих сквозь стену печи. Как правильно выполняется кладка в соответствии с порядовками, подробно описывается в другом материале.

Кладка печи с водяным контуром, находящимся в камере сгорания, описывается в следующем видеоролике:

Технические нюансы

• Печь не должна стоять близко к стенам, предметам и т. д. Пусть вокруг неё останется достаточно пространства.
• Печь сильно нагревается – не держите рядом с ней легковоспламеняющиеся материалы, топливо, всё, что может загореться, рассохнуться или расплавиться.
• Делая дымоход, продумайте, как в будущем её чистить. Лучший вариант – сделать его разборным.
• Если дымоходная труба будет сборная, элементы монтируйте так, чтобы стыки располагались в обратном направлении по отношению к движущимся газам.

Вычищая золу, каждый раз часть её оставляйте. Если горение будет проходить на зольной подушке, дно печи дольше не прогорит.

Отопительные регистры

До того как провести печное отопление, стоит определиться с типом отопительного водяного контура, называемого еще регистром, теплообменником, змеевиком или водяной рубашкой. Чаще всего он представляет собой прямоугольную плоскую емкость или же соединенные воедино несколько трубок.

Но перед тем как подключить отопление к печке, к регистру необходимо приварить два патрубка. Первый служит для забора горячего теплоносителя из печи, а второй – подает остывшую воду обратно в теплообменник.

Определить размер теплообменника можно по уровню теплопотерь в конкретном доме. Так, при необходимости в 10 кВт тепловой энергии площадь теплообменника должна составлять 1 м2. При этом стоит учитывать, что работает печь не целый день, а примерно 1,5-3 часа в зависимости от температуры на улице. Этого времени должно быть достаточно, чтобы прогреть воду в теплоаккумуляторе. Следовательно, для расчета площади регистра определяют суточный расход тепловой энергии в доме.

Так, при теплопотерях дома в 12 кВт/час, суточное потребление составит 288 кВт энергии. Допустим, что печь работает 3 часа в сутки. Получается, что каждый час должно выделяться по 288÷3=96 кВт энергии. Тогда площадь отопительного регистра составит 96÷10=9,6 м2. Форма теплообменника в данном случае не важна, главное, чтобы площадь поверхности была не меньше полученных данных.

При использовании антифриза в качестве теплоносителя можно еще больше увеличить объем аккумулятора тепла, поскольку у воды и антифриза разная теплоемкость.

Если буферную емкость дополнительно утеплить, то тепло в ней будет сохраняться дальше, а эффективность печного отопления возрастет.

Поэтапная инструкция сборки буржуйки собственными руками

Первым этапом выступает подготовка чертежа и необходимых материалов. Что касается чертежа, то он должен максимально детально раскрывать особенности конструкции и тонкости всех элементов.

Для опытных мастеров этот этап можно пропустить, но для тех, кто только начинает путь конструктора буржуек рекомендуется собрать макет из картона. Моделирование, в данном случае обойдется намного дешевле, чем просчеты, сразу воплощенные в металле.

Следующий шаг – подбор инструментов и материалов. Здесь рекомендуется максимально использовать готовые узлы и корпуса, произведенные промышленным способом. Так можно не только удешевить работу, но и найти новые более эффективные технические решения. Еще один совет, касающийся этого этапа – правильная организация рабочего места. При работе с листовым металлом рекомендуется собрать стапель из дерева, чтобы свариваемые конструкции можно было легко установить в нужное положение.

Во время сборки нужно помнить, что все соединения должны быть максимально точными и прочными, особенно это касается корпуса и опор буржуйки. И конечно, после сборки необходимо сделать пробную топку, чтобы проверить работоспособность собранной конструкции.